Вопрос 12

Мощность — физическая величина, равная в общем случае скорости изменения, преобразования, передачи или потребления энергии системы. В более узком смысле мощность равна отношению работы, выполняемой за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени. P=N=W  буквы взаимозаменяемы.

– средняя мощность. - мгновенная мощность

P= = = (F; ) = (F;V)

{P} = Вт [ватты] скалярная физическая величина.

Кинетическая энергия — скалярная функция, являющаяся мерой движения материальной точки и зависящая только от массы и модуля скорости материальных точек, образующих рассматриваемую физическую систему[1], энергия механической системы, зависящая от скоростей движения её точек в выбранной системе отсчёта. Часто выделяют кинетическую энергию поступательного и вращательного движения[2].

Более строго, кинетическая энергия есть разность между полной энергией системы и её энергией покоя; таким образом, кинетическая энергия — часть полной энергии, обусловленная движением[3].

Простым языком, кинетическая энергия — это энергия, которую тело имеет только при движении. Когда тело не движется, кинетическая энергия равна нулю.

dA = F dr =m * * dr, dr/dt=V  после преобразований получаем mV*dV, вносим V под знак дифференциала

dA=d( ) Тогда Ek = ; dA=dFk

Вопрос 13

Полем сил называют область пространства, в каждой точке которого на помещенную туда частицу действует сила, закономерно меняющаяся от точки к точке (поле силы тяжести Земли). Если сила в каждой точке силового поля не зависит от времени, то такое поле называют стационарным. Ясно, что силовое поле, стационарное в одной системе отсчета, в другой системе может оказаться и нестационарным. В стационарном силовом поле сила зависит только от положения частицы.

Стационарное силовое поле, в котором работа силы поля на пути между двумя любыми точками не зависит от траектории, а зависит только от положения этих точек, называется потенциальным, а сами силы – консервативными (F тяж, F упр).

Если это условие не выполняется, то силовое поле не является потенциальным, а силы поля называют неконсервативными (F трения).

Свойства консервативных сил:

1. работа, производимая консервативной силой, определяется только начальным и конечным положением точки её приложения и не зависит от выбора траектории, по которой перемещается тело.

2. работа консервативных сил по произвольному замкнутому контуру равна 0;

3. — ротор консервативных сил равен 0;

4. — консервативная сила является градиентом некой скалярной функции, называемой силовой. Эта функция равна потенциальной энергии, взятой с обратным знаком. Соотношение:

Таким образом, потенциальная сила всегда направлена в сторону уменьшения потенциальной энергии.

Вопрос 14

Потенциальная энергия частицы в поле.

В стационарном поле работа консервативных сил зависит только от начального и конечного положения частицы. Представим такое поле, где частица перемещается от разных точек Pi в точку О. Работа сил не зависит от пути, поэтому зависит только от положения точки Р.  Работа будет некоторой ф-ей радиус-вектора r точки Р. Эта ф-я будет обозначатся как U(r):

Н айдем работу при перемещении точки из 1 в 2. Т.к. она не зависит от пути, то выберем путь через точку О, тогда:

и ли

Выражение справа (U₁-U₂) есть убыль потенциальной энергии или разность значение Еп в начальной и конечной точках пути. Таким образом, работа сил на пути 1-2 равна убыли потенциальной энергии.

Связь между потенциальной энергией и силой.

Каждой точке потенциального поля соответствует, с одной стороны, некоторое значение вектора силы F, действующей на тело, и, с другой стороны, некоторое значение потенциальной энергии Eп.

Для установления связи вычислим элементарную работу dA, совершаемую силами поля при малом перемещении dr тела, происходящем вдоль произвольно выбранного направления в пространстве, которое обозначим буквой r. Эта работа равна

dA=Fdr= - dEп

где F- проекция силы на направление r. Поскольку в данном случае работа совершается за счет запаса потенциальной энергии Eп, она равна разности потенциальной энергии –dЕп на отрезке оси. А отсюда получаем:

F= -dEп/dr;

Если разложить F по осям, то:

В векторном виде сила равна (grad – градиент):

Г радиент – вектор, показывающий направление наибыстрейшего увеличения ф-и. “-“ показывает то, что вектор F направлен в сторону наибыстрейшего уменьшения Eп.

 Консервативная сила равна отрицательному градиенту Eп: